全自动电化学发光免疫分析仪

全自动电化学发光免疫分析仪工作原理

1. 电化学发光原理

电化学发光免疫分析包括了电化学反应和化学发光两个过程。二价的三联吡啶钌Ru（bpy）32+作为标记物，有标记物的生物分子与配体发生特异的结合反应后，进入流动测量室，此时电发光过程被启动。

电化学反应过程：

在一定的电压作用下，Ru（bpy）32+释放电子成为Ru（bpy）33+。

同时，电极表面的三丙胺（TPA）也释放电子成为阳离子自由基TPA+，并迅速自发脱去一个质子而形成三丙胺自由基TPA·。

化学发光过程：

具有强氧化性的Ru（bpy）33+和具有强还原性的三丙胺自由基TPA·发生氧化还原反应，结果使Ru（bpy）33+还原成激发态的Ru（bpy）32+*。

激发态的Ru（bpy）32+*以荧光机制衰变并以释放出一个波长为620nm光子的方式释放能量，而成为基态的Ru（bpy）32+。

循环过程：

上述化学发光过程后，反应体系中仍存在二价的Ru（bpy）32+和三丙胺（TPA），使得电极表面的电化学反应和化学发光过程可以继续进行，这样，整个反应过程可以循环进行。

通过上述的循环过程，测定信号不断地放大，从而使检测灵敏度大大提高。

2. 电化学发光免疫原理

上述的电化学发光过程产生的光信号的强度与二价的Ru（bpy）32+的浓度成线性关系。将Ru（bpy）32+与免疫反应体系中的一种物质结合，经免疫反应、分离后，检测免疫反应体系中剩余二价的Ru（bpy）32+经上述过程后所发出的光，即可得知待检物的浓度。

3. 免疫反应过程

抗原抗体反应：

ECLIA中的抗原抗体反应类型与酶发光免疫测定技术一致，主要也有双抗体夹心法、双抗原夹心法和固相抗原竞争法三种模式。

以临床上常用的HBsAb的含量测定为例，采用双抗体夹心法：生物素标记的HBsAg, 三联吡啶钌络合物标记的HBsAg与待测样品共同孵育，形成三联吡啶钌-HBsAg-HBsAb-HBsAg-生物素的复合体；和亲和素标记的磁微粒孵育，形成三联吡啶钌-HBsAg-HBsAb-HBsAg-生物素-亲和素磁微粒复合体。

B和F分离：

常用磁颗粒分离技术。蠕动泵将反应液吸入流动室，磁微粒由磁铁吸附到电极表面。

电化学发光反应与结果计算：

蠕动泵加入含三丙胺（TPA）的缓冲液，同时电极加电压，启动ECL反应过程。该过程在电极表面周而复始地进行，产生许多光子，由光电倍增管检测光强度，光强度与Ru（bpy）32+的浓度呈线性关系，根据标准曲线算出待测抗原的含量。

最后，终止电压，移开磁珠，加入清洗液冲洗流动测量室，准备下一个样品测定。

全自动电化学发光免疫分析仪主要特点

1.高灵敏度

检测限低：电化学发光技术的灵敏度极高，能够检测到非常低浓度的目标物质，检测限通常在pg/mL级别，甚至更低。

高信噪比：电化学发光信号的背景噪声低，信噪比高，确保了检测结果的准确性和可靠性。

2.高特异性

特异性结合：通过抗原-抗体特异性结合，确保了检测的特异性。标记物（如Ru(bpy)32+）与抗体或抗原结合后，能够特异性地识别目标物质。

减少交叉反应：高度特异的结合反应减少了交叉反应，提高了检测的准确性。

3.宽线性范围

宽检测范围：电化学发光免疫分析的线性范围宽，能够检测到更广泛的生物分子浓度，从低浓度到高浓度都能保持良好的线性关系。

适应多种样本：宽线性范围使得该仪器能够适应不同浓度的样本，无需多次稀释，提高了检测效率。

4.自动化程度高

全自动操作：仪器采用全自动操作模式，能够自动完成样品处理、反应过程、洗涤、检测等步骤，不需要人工干预。

减少人为误差：自动化操作减少了人为误差，提高了检测结果的重复性和稳定性。

5.快速检测

短检测时间：检测速度快，大多数项目检测时间仅为18分钟或更短，能够快速提供检测结果，满足临床急需。

高通量：测试速度高，如罗氏cobas pro e 801测试速度最高可达1,200测试/小时，适合高通量检测需求。

6.多项目检测

多种检测项目：能够检测多种生物标志物，包括肿瘤标志物、激素、心肌标志物、感染性疾病标志物等。

一机多用：一台仪器可以同时进行多种检测项目，提高了实验室的检测效率和灵活性。

7.操作简便

用户友好界面：仪器界面友好，操作简单，易于上手，减少了操作人员的培训时间。

标准化操作：操作流程标准化，确保了检测结果的一致性和可重复性。

8.无放射性

安全操作：ECLIA技术无放射性，操作安全，无需特殊防护措施，减少了对操作人员和环境的潜在危害。

9.稳定性和可靠性

高稳定性：仪器设计先进，采用高质量的材料和精密的制造工艺，确保了长期运行的稳定性。

低维护成本：维护简单，运行成本低，适合长期使用。

10.数据管理

数据存储：能够自动存储检测结果，方便数据管理和追溯。

数据传输：支持数据传输功能，可以将检测结果直接传输到实验室信息管理系统（LIMS）或电子病历系统（EMR），提高了数据管理的效率。

11.灵活性

模块化设计：部分仪器采用模块化设计，可以根据实验室的需求进行灵活配置和扩展。

多种配置：提供多种配置选项，适合不同规模和需求的实验室。

全自动电化学发光免疫分析仪临床应用

1. 传染性疾病诊断

高灵敏度检测：ECLIA技术的高灵敏度使其能够检测到低浓度的病原体抗体，减少漏检率。例如，在艾滋病（HIV）检测中，ECLIA在封闭流动系统中进行，极大地降低了交叉污染，测定结果快速、准确、可靠，特异性和精密度均优于ELISA。

多种病原体检测：ECLIA可用于检测多种传染性疾病，如梅毒、乙肝、丙肝等。在梅毒检测中，ECLIA的敏感度和特异性均高于ELISA，操作简便，结果客观，重复性好。

2. 蛋白质和激素检测

激素检测：ECLIA可用于检测甲状腺激素、性激素等多种激素。例如，胰岛素的检测，ECLIA能够动态检测低浓度范围的胰岛素水平，是一种非常灵敏且无放射污染的均质分析方法。

心肌标志物检测：ECLIA可用于检测血清肌酸激酶、肌钙蛋白、肌红蛋白等心肌标志物，有助于早期诊断心肌梗死等心肌损伤性疾病。

生殖系统疾病检测：ECLIA可用于检测黄体生成素、促卵泡生成素、雌二醇、孕酮、催乳素、睾酮等，有助于早期诊断生殖系统疾病。

3. 肿瘤诊断

肿瘤标志物检测：ECLIA在肿瘤标志物检测中具有显著优势，能够检测到极低浓度的肿瘤标志物，适用于肿瘤的早期发现、鉴别诊断、分期、预后判断、疗效观测与复发监测。例如，前列腺特异性抗原（PSA）、甲胎蛋白（AFP）等肿瘤标志物的检测。

多种癌症检测：ECLIA可用于检测结肠癌、胃癌、胰腺癌等消化系统癌症，以及卵巢癌、子宫颈癌、乳腺癌等妇科癌症。

4. 细胞因子及基因检测

细胞因子检测：ECLIA可用于测定脑内衍生神经营养因子（BDNF）、神经营养因子（TNF）等细胞因子，适用于检测T细胞中γ-干扰素水平及血清、细胞培养液中多种白细胞介素的含量。

基因检测：ECLIA还可用于基因检测，适用于对生物组织、体液等复杂生物样品中极低含量的生化物质及药物分析。

5. 其他临床应用

贫血诊断：ECLIA可用于检测转铁蛋白（TRF）、铁蛋白（FER）、可溶性转铁蛋白受体（sTfR）、叶酸（FA）和维生素B12（VB12）等，有助于贫血的诊断及原因判断。

产前筛查：ECLIA可用于检测游离-β-人绒毛膜促性腺激素（free β-hCG）、抑制素A（INH A）和胎盘生长因子（PLGF）等，有助于对胎儿是否患有唐氏综合症和神经管缺陷疾病进行初步判断。

ECLIA技术在医院中的具体应用有哪些？

1. 传染性疾病诊断

艾滋病（HIV）检测：ECLIA技术在封闭流动系统中进行，极大地降低了交叉污染，测定结果快速、准确、可靠，特异性和精密度均优于ELISA，能够有效避免假阴性现象，可批量上机进行自动化分析。

梅毒检测：ECLIA的敏感度和特异性均高于ELISA，操作简便，结果客观，重复性好。

乙肝、丙肝检测：ECLIA技术用于检测乙肝五项，是一种常用的乙肝五项定性分析法。

2. 蛋白质和激素检测

甲状腺激素检测：ECLIA可用于检测血清中的T3、T4、FT3、FT4等甲状腺激素，诊断甲状腺功能紊乱。

性激素检测：ECLIA可用于检测黄体生成素、促卵泡生成素、雌二醇、孕酮、催乳素、睾酮等，有助于诊断早期生殖系统疾病。

胰岛素检测：ECLIA可动态检测低浓度范围的胰岛素水平，是一种非常灵敏且无放射污染的均质分析方法。

3. 肿瘤诊断

肿瘤标志物检测：ECLIA可用于检测前列腺特异性抗原（PSA）、甲胎蛋白（AFP）等肿瘤标志物，适用于肿瘤的早期发现、鉴别诊断、分期、预后判断、疗效观测与复发监测。

消化系统癌症检测：ECLIA可用于检测结肠癌、胃癌、胰腺癌等消化系统癌症。

妇科癌症检测：ECLIA可用于检测卵巢癌、子宫颈癌、乳腺癌等妇科癌症。

4. 心肌损伤标志物检测

心肌标志物检测：ECLIA可用于检测血清肌酸激酶、肌钙蛋白、肌红蛋白等心肌标志物，有助于早期诊断心肌梗死等心肌损伤性疾病。

5. 细胞因子及基因检测

细胞因子检测：ECLIA可用于测定脑内衍生神经营养因子（BDNF）、神经营养因子（TNF），也可用于测定T细胞中γ-干扰素水平及血清、细胞培养液中多种白细胞介素的含量。

6. 其他临床应用

贫血诊断：ECLIA可用于检测转铁蛋白（TRF）、铁蛋白（FER）、可溶性转铁蛋白受体（sTfR）、叶酸（FA）和维生素B12（VB12）等，有助于贫血的诊断及原因判断。

产前筛查：ECLIA可用于检测游离-β-人绒毛膜促性腺激素（free β-hCG）、抑制素A（INH A）和胎盘生长因子（PLGF）等，有助于对胎儿是否患有唐氏综合症和神经管缺陷疾病进行初步判断。

ECLIA技术相比传统检测方法有何优势？

1. 灵敏度

ECLIA：灵敏度极高，检测线性范围在6个数量级，下限值为1pmol，达到或超过放射免疫分析（RIA）水平。理论上化学发光最高灵敏度可达到10^-18Mol/L。

ELISA：灵敏度相对较低，检测结果受温度和pH值的影响较大。

RIA：灵敏度高，但存在放射性污染问题。

2. 特异性

ECLIA：具有高度特异性的免疫反应，结合了电子发光技术、纳米微粒子技术、生物素-亲和素系统、抗原-抗体免疫反应及电磁场分离等，是高灵敏度的化学发光测定技术与高特异性的免疫反应技术相互结合的产物。

ELISA：特异性较高，但容易受到孵育时间、洗板等操作因素的影响，导致检测结果出现误差。

RIA：特异性高，但存在放射性污染问题。

3. 检测速度

ECLIA：检测速度快，仅需几分钟到十几分钟。从加样到得出分析结果可在9-60分钟之内完成。

ELISA：检测时间较长，通常需要数小时。

RIA：检测时间较长，通常需要数小时。

4. 操作简便性

ECLIA：操作简便，整个反应过程在全自动化封闭体系中进行，无人为操作误差影响。测量过程简便，不需要复杂的仪器和设备。

ELISA：操作复杂，需要人工混合免疫物质，容易受到操作因素的影响，导致检测结果出现误差。

RIA：操作复杂，需要处理放射性物质，存在生物损害及环境污染问题。

5. 无放射性

ECLIA：无放射性，操作安全，无需特殊防护措施。

ELISA：无放射性，但反应底物具有毒性。

RIA：存在放射性污染问题，需要特殊防护措施。

6. 线性范围

ECLIA：线性范围宽，发光强度介于4～6个数量级，与测定物呈线性关系，能有效防止“钩状效应”，提升检测特异性和灵敏度。

ELISA：线性范围较窄，容易出现“钩状效应”，影响检测结果的准确性。

RIA：线性范围较窄，容易出现“钩状效应”，影响检测结果的准确性。

7. 自动化程度

ECLIA：自动化程度高，可直接使用液体试剂，整个检测过程在全自动化封闭体系中进行，减少了人为误差。

ELISA：自动化程度较低，需要人工操作多个步骤，容易受到操作因素的影响。

RIA：自动化程度较低，需要处理放射性物质，操作复杂。

8. 应用范围

ECLIA：应用范围宽，既可检测不同分子大小的抗原、半抗原、抗体，又可用于核酸探针检测。适用于对生物组织、体液等复杂生物样品中极低含量的生化物质及药物分析。

ELISA：应用范围较窄，主要用于检测抗原和抗体。

RIA：应用范围较窄，主要用于检测抗原和抗体。

电化学发光免疫分析仪的检测灵敏度如何？

高灵敏度：

ECLIA的灵敏度极高，理论上最高灵敏度可达到10^-18 Mol/L。

检测线性范围在6个数量级，下限值为1pmol，达到或超过放射免疫分析（RIA）水平。

宽线性范围：

理论上线性量程范围最大可达10^5个相对发光单位（RLU），即5个数量级。

MSD的电化学发光技术具有5-6个数量级的超宽检测范围。

快速检测：

每个样本测量光信号时间不超过几秒，从加样到得出分析结果可在9-60分钟之内完成。

ECLIA的检测速度快，仅需几分钟到十几分钟。

高精密度和准确性：

ECLIA的精密度、准确度均优于酶联免疫法（ELISA）。

CM-180的线性相关系数为0.997，重复性高值CV为0.26%、低值CV为0.73%，发光值稳定性均小于10%，批内精密度低值浓度CV为4.91%、高值浓度CV为3.42%。

无放射性：

ECLIA无放射性，操作安全，无需特殊防护措施。

自动化程度高：

ECLIA的整个反应过程在全自动化封闭体系中进行，无人为操作误差影响。

SE1200采用三联吡啶钌电化学发光免疫分析法，检测速度为120T/H，支持不停机加载，急诊优先。